在二维材料中,过渡金属二硫属化物 (TMD) 因其优异的性能而备受关注。[1,2] TMD 的化学式为 MX 2 ,其中 M 是过渡金属原子(例如 Mo、W),X 代表硫属原子(例如 S、Se、Te)。[2,3] 与其他 TMD 相比,二碲化钼 (MoTe 2 ) 因其工艺可调的同素异形相,即金属 1T' 和半导体 2H 相,最近引起了强烈的研究兴趣。 [4,5] 1T'相具有正交结构,也是获得优异拓扑性质的前兆阶段,并且在单层和多层水平上作为量子自旋霍尔效应的宿主以及在单斜 T d 相中作为原始 1T'相的低温畸变而出现的 II 型 Weyl 半金属态具有特殊的意义。[6,7] 随着厚度的减小,MoTe 2 表现出从间接到直接的带隙跃迁,而其带隙相对其他 TMD 较低 [8,9],范围从块体的 0.8 eV 到单层极限的 1.1 eV。[10] 此外,由于 1T'-MoTe 2 的电导率远高于 2H 相,1T'相在固态电池电极、电化学电容器和氢析出反应方面很有前景。 [11] 另一方面,2H-MoTe 2 由于其带隙小、吸附性强、热导率低等特点,在纳米技术中具有作为二维层状材料的潜力。[10,12] 由于两种同素异形相之间的能量差异很小,MoTe 2 成为研究相变特性的独特模型材料,具有许多相关应用,如微电子领域的二维非挥发性存储器件和忆阻器。[13,14] 此外,由于 2H-MoTe 2 具有高载流子迁移率、光学透明性、薄结构和化学稳定性,它是场效应晶体管、光电子学、储能、化学和生物传感等应用的合适候选材料。[15,16] 作为一种有前途的材料,清晰的理解和可重复的生长方法对于将 MoTe 2 从实验室水平提升到生产水平至关重要。传统上,可以通过机械剥离、物理
研究活动的描述: - TMD中的准2D超导性的研究以及在超导导体的集体模式的NBSE2和NBS2的薄层中观察到的自旋轨道耦合和单旋转旋转旋转的效果。-Calculation of Raman response functions and THz optical conductivity of thin layers of TMDs in the presence of a current flow -Investigation of strong and ultra-strong coupling of collective modes of a quasi-2D superconductor to THz metamaterials, assessing the possibility of a "Higgs polariton" condensate and other exotic phases.
外场的电子屏蔽[1]、拉曼振动[2]和电子传输。[3]然而,在过渡金属二硫属化物 (TMDs) 这一丰富的二维半导体家族中,堆垛序的影响很少被探索,[4,5] 尽管第一性原理计算表明堆垛序驱动价带分裂和激子结合能变化。[6]TMD 拥有许多有趣的量子现象,可用于新型电子器件。[7–9] ReS 2 是 TMD 中的一颗新星,近年来备受关注。ReS 2 具有扭曲的 1T 三斜晶体结构,其中 Re 原子的额外 d 价电子形成与 b 轴平行的锯齿状 Re 链,大大降低了其对称性。尽管自 1997 年起人们就开始研究块体 ReS 2 的性质[10–21],但对二维 ReS 2 的研究直到 2014 年左右才开始兴起。[22] 与其他 TMD 相比,ReS 2 的层间耦合要弱得多。[22] ReS 2 的独特之处在于其面内各向异性性质,这早在 2001 年就已在块体中得到证实。[15] 在二维 ReS 2 中,观察到的性质包括偏振相关的激子[23,24]、非线性吸收[25]、电子传输和 SHG 发射[26,27]等。比较
由于其独特的光学和电子特性,垂直的范德华异质结构(VDWH)引起了光电应用的大量关注,例如光检测,光收获和光发射二极管。为了完全利用这些特性,了解跨VDWH的界面电荷转移(CT)和重组动力学至关重要。然而,界面能量和缺陷态对石墨烯转变金属二北核化金(GR-TMD)VDWH的界面CT和重组过程的影响仍在争论中。在这里,我们研究了具有不同化学成分(W,MO,S和SE)的GR-TMD VDWH中的界面CT动力学和可调的界面能量。We demonstrate, using ultrafast terahertz spectroscopy, that while the photo-induced electron transfer direction is universal with graphene donating electrons to TMDs, its efficiency is chalcogen-dependent: the CT efficiency of S atom-based vdWHs is 3–5 times higher than that of Se-based vdWHs thanks to the lower Schottky barrier present in S-based vdWHs.相比之下,从TMD到GR的电子反传递过程定义了电荷分离时间,它依赖金属依赖性,并由TMDS的中间隙缺陷水平支配:W过渡金属基于vDWH的电荷分离极为长,远超过1 ns,这比基于MO的VDWH远超过了PS Experation 10 s的基于MO的VDWH。与基于MO的TMD相比,这种差异可以追溯到基于W的TMD中报告的更深层次的中间隙缺陷,从而导致了从被困状态到石墨烯的后电子转移的变化能量。我们的结果阐明了界面能量学和缺陷的作用,通过在GR-TMD VDWH中定制TMD的化学组成和重组动态,这是优化光电设备的优化,尤其是在光电检测领域中。
•纳米材料合成(2D TMD,石墨烯)和探索新功能•高级可充电电池:Li-S,固态,金属CO2•未来的半导体材料和神经形态记忆•3D打印传感器和能源存储
摘要:过渡金属二硫化物 (TMD) 的环境降解是一系列应用中的一个关键绊脚石。我们展示了一种简单的一锅非共价芘涂层工艺,可保护 TMD 免受光诱导氧化和环境老化。芘以非共价方式固定在剥离的 MoS 2 和 WS 2 的基面上。通过电子吸收和荧光发射光谱评估 TMD / 芘的光学特性。高分辨率扫描透射电子显微镜结合电子能量损失光谱证实了广泛的芘表面覆盖,密度泛函理论计算表明 TMD 表面上有约 2-3 层的强结合稳定平行堆叠芘覆盖。在环境条件下以 0.9 mW / 4 µ m 2 照射时,对剥离的 TMD 进行拉曼光谱分析,结果显示由于 Mo 和 W 的氧化状态而产生新的强拉曼谱带。但值得注意的是,在相同的暴露条件下,TMD / 芘保持不受影响。目前的发现表明,在 MoS 2 和 WS 2 上物理吸附的芘可充当环境屏障,防止 TMD 中由水分、空气和激光照射催化的氧化表面反应。拉曼光谱证实,在环境条件下储存两年的混合材料在结构上保持不变,证实了芘不仅可以阻止氧化,还可以抑制老化,具有有益作用。
二维(2D)过渡金属二核苷(TMDC)表现出令人兴奋的半导体特性和用于晶体管,光电设备,量子信息科学和能量任务的多功能材料化学。金属有机化学蒸气沉积(MOCVD)已成为一种有前途的技术,它可以增长2D TMDC,这要归功于其在此过程中执行高温外观生长并保持稳定的前体流量的能力。首先,我将讨论我们在蓝宝石和石墨烯基板上生长2D TMDC的MOCVD过程,以及其在功能化表面或Damascene结构上低温沉积的能力。[1,2]第二,我将讨论我们在TMDC增长期间使用RE [3]和V的TMDC替代掺杂的最新进展。一些掺杂剂可以调节载体浓度,引入磁性,甚至治愈TMDC中的缺陷。第三层TMDC半导体可能会引起近室温度设备应用,因为它们的热电离能量减少了,与单层相比。i将介绍我们的外延1到3层MOS 2,由MOCVD生长的逐层和结果。,最后,使用TMD作为构建块,我们可以用固有的偶极矩创建破坏对称性的2D材料。最新结果[4,5],包括将2D WS 2和MOS 2转化为2d Janus WSSE和MOSSE以及由Janus TMD和标准TMDS组成的杂波的电荷转移研究。
二维(2D)过渡金属二分法(TMD)的内在特性受其界面条件的深刻影响。工程TMD/底物接口对于在设备应用中利用2D TMD的唯一光电特性至关重要。这项研究深入研究了单层(ML)MOS 2的瞬态光学特性如何受底物和膜制备过程的影响,特别是集中在光激发载体的产生和重组途径上。我们的实验和理论分析表明,转移过程中诱导的应变和缺陷在塑造这些光学特性中起关键作用。通过飞秒瞬态吸收测量值,我们发现了ML MOS 2中载体捕获过程的底物改变的影响。此外,我们研究了激子 - 外激体歼灭(EEA),表明EEA速率随不同的底物而变化,并且在低温(77 K)时会显着降低。这项研究为通过战略接口工程定制TMD的光电特性铺平了道路,有可能导致创建高效的电子设备,例如光电记忆,光发射二极管和光电探测器。
由于其优异的光学、电子和物理特性以及更好的可控物理尺寸调整,它填补了这一空白。此外,二维/二维范德华异质结构的层状结构性质最近引起了广泛关注。它们具有可调电子带隙、光吸收、高效的电荷分离和传输、耦合效应和低量子约束等有趣特性。12,14 – 17 Janus TMDs 材料与传统 2D 材料不同,引起了人们的浓厚兴趣。Janus TMDs 材料具有不对称晶体结构、固有平面外极化和压电性等独特特性。 18 – 23 2D/2D 范德华异质结构耦合非常重要,它会产生各种有趣的效果 24,25 这是一种结合不同 2D 材料各种特性的有用方法 26 以促进光伏技术创新。 27 通过将两个单层堆叠在一起,可以根据此优势和可调特性构建 MXO/MoX 2 异质结构。 28
过渡金属二盐元化(TMDS)的单层表现出许多具有不同结构,对称性和物理特性1-3的晶体相。在二维4中探索这些不同的结构阶段之间的过渡物理学可能会提供一种切换材料特性的方法,这对潜在的应用有影响。由热或化学方法5,6诱导;最近提出,通过静电掺杂对晶体相纯粹的静电控制是一种理论上的可能性,但尚未实现7,8。在这里,我们报告了单层钼二硫代硫醇的六边形和单斜阶段之间静电掺杂驱动的相变的实验证明(Mote 2)。我们发现相变显示了拉曼光谱中的滞后环,并且可以通过增加或降低栅极电压来逆转。我们还将第二谐波生成光谱与极化分辨的拉曼光谱结合在一起,以表明诱导的单斜相保持原始六边形相的晶体取向。此外,这种结构相变于整个样品同时发生。这种结构相变的静电掺杂控制为基于原子薄膜开发相变设备的新可能性开辟了新的可能性。分层TMD中通常研究的晶体形式是最稳定的六边形(2H)相。在这种情况下,如图有趣的是,实验研究报道了另一种分层晶体结构,即单斜(1T')相。1a,每个单层由一层六角形的过渡金属原子组成,并将其夹在两个层的chalcogen原子1之间。与散装形式不同,单层2H TMD成为直接带隙半导体和断裂反转对称性,在布里远区域9,10的角落形成了不等的山谷。这种山谷的自由度,以及在低维度中的强烈激子效应,使该阶段成为二维谷LeTronics和Optoelectronics 11-13的独特平台。在这里,在每个层中,丘脑原子在过渡金属原子周围形成一个八面体配位,沿y轴14的晶格失真(图1b)。与半导体2H相不同,半金属或金属1T'单层TMDS保留反转对称性,预计将表现出非平凡的拓扑状态2,3。2H和1T'相之间过渡的动态控制可以揭示不同晶体结构的竞争,共存和合作,以及不同的物理特性之间的相互作用15。这种控制还导致广泛的设备应用,例如记忆设备,可重新配置的电路和拓扑晶体管在原子上较薄的限制为2,16,17。到目前为止,通过在500°C下的热合成进行了实验报告TMD中的2H到1T'相变(参考5),通过元素取代18和激光照射19。但是,这些相变仅在几层或